Da quando è stato schierato nel marzo del 2009, la missione di Keplero ha rilevato migliaia di candidati planetari extra-solari. Infatti, tra il 2009 e il 2012, ha rilevato un totale di 4.496 candidati e ha confermato l'esistenza di 2.337 esopianeti. Anche dopo che due delle sue ruote di reazione fallirono, la navicella spaziale riuscì comunque a sollevare pianeti distanti come parte della sua missione K2, rappresentando altri 521 candidati e confermando 157.
Tuttavia, secondo un nuovo studio condotto da una coppia di ricerche della Columbia University e di un cittadino scienziato, Keplero potrebbe anche aver trovato prove di una luna extra-solare. Dopo aver passato al setaccio i dati provenienti da centinaia di transiti rilevati dalla missione Keplero, i ricercatori hanno trovato un caso in cui un pianeta in transito ha mostrato segni di un satellite.
Il loro studio - che ha recentemente pubblicato online sotto il titolo "HEK VI: On the Dearth of Galilean Analogs in Kepler and the Exomoon Candidate Kepler-1625b I" - è stato condotto dal leader Alex Teachey, uno studente laureato presso la Columbia University e un Graduate Research Fellow con la National Science Foundation (NSF). A lui si sono uniti David Kipping, professore associato di astronomia alla Columbia University e principale investigatore di The Hunt for Exomoons con il progetto Keplero (HEK), e Allan Schmitt, cittadino scienziato.
Per anni, il Dr. Kipping ha cercato nel database di Kepler prove di esomi, come parte dell'HEK. Ciò non sorprende, considerando i tipi di opportunità offerte dagli exomoon per la ricerca scientifica. All'interno del nostro sistema solare, lo studio dei satelliti naturali ha rivelato cose importanti sui meccanismi che guidano la formazione precoce e tardiva del pianeta e le lune possiedono interessanti caratteristiche geologiche che si trovano comunemente su altri corpi.
È per questo motivo che l'estensione della ricerca alla caccia agli esopianeti è considerata necessaria. Già, le missioni di caccia agli esopianeti come Keplero hanno rivelato una vasta gamma di pianeti che sfidano le idee convenzionali su come la formazione del pianeta e quali tipi di pianeti sono possibili. L'esempio più degno di nota sono i giganti gassosi che hanno osservato orbitare molto vicino alle loro stelle (alias "Hot Jupiters").
In quanto tale, lo studio degli exomoon potrebbe fornire preziose informazioni su quali tipi di satelliti sono possibili e se le nostre lune sono o meno tipiche. Come Teachey ha detto a Space Magazine via e-mail:
“Gli Exomoon potrebbero dirci molto sulla formazione del nostro Sistema Solare e di altri sistemi stellari. Vediamo lune nel nostro Sistema Solare, ma sono comuni altrove? Tendiamo a pensarlo, ma non possiamo saperlo fino a quando non li vedremo. Ma è una domanda importante perché, se scopriamo che non ci sono molte lune là fuori, suggerisce forse qualcosa di insolito stava accadendo nel nostro Sistema Solare nei primi giorni, e ciò potrebbe avere implicazioni importanti per come è nata la vita sul Terra. In altre parole, la storia del nostro sistema solare è comune in tutta la galassia o abbiamo una storia di origine molto insolita? E cosa dice questo sulle possibilità di vita che sorgono qui? Gli exomoon ci offrono degli indizi per rispondere a queste domande ".
Inoltre, molte lune del Sistema Solare, tra cui Europa, Ganimede, Encelado e Titano, sono ritenute potenzialmente abitabili. Ciò è dovuto al fatto che questi corpi hanno riserve costanti di sostanze volatili (come azoto, acqua, anidride carbonica, ammoniaca, idrogeno, metano e anidride solforosa) e possiedono meccanismi di riscaldamento interno che potrebbero fornire l'energia necessaria per alimentare i processi biologici.
Anche in questo caso, lo studio degli exomoon presenta interessanti possibilità, ad esempio se possono essere abitabili o addirittura simili alla Terra. Per queste e altre ragioni, gli astronomi vogliono vedere se i pianeti che sono stati confermati in sistemi stellari distanti hanno sistemi di lune e quali sono le condizioni su di essi. Ma come indicato da Teachey, la ricerca di esomooni presenta una serie di sfide rispetto alla caccia agli esopianeti:
"Le lune sono difficili da trovare perché 1) ci aspettiamo che siano abbastanza piccole per la maggior parte del tempo, il che significa che il segnale di transito sarà piuttosto debole all'inizio, e 2) ogni volta che un pianeta transita, la luna si presenterà in un posto. Ciò li rende più difficili da rilevare nei dati e la modellazione degli eventi di transito è significativamente più computazionalmente costosa. Ma il nostro lavoro sfrutta le lune che si presentano in luoghi diversi prendendo il segnale mediato nel tempo attraverso molti diversi eventi di transito e persino attraverso molti sistemi esoplanetari diversi. Se le lune sono lì, in effetti scolpiranno un segnale su entrambi i lati del transito planetario nel tempo. Quindi si tratta di modellare questo segnale e capire cosa significa in termini di dimensioni della luna e tasso di occorrenza ".
Per localizzare i segni degli exomoon, Teachey e i suoi colleghi hanno cercato nel database di Keplero e analizzato i transiti di 284 candidati esopianeti di fronte alle rispettive stelle. Questi pianeti avevano dimensioni variabili dal diametro della Terra al diametro di Giove e orbitavano attorno alle loro stelle a una distanza compresa tra ~ 0,1 e 1,0 UA. Hanno quindi modellato la curva della luce delle stelle utilizzando le tecniche di piegatura e impilamento di fase.
Queste tecniche sono comunemente usate dagli astronomi che monitorano le stelle per cali di luminosità causati dai transiti dei pianeti (cioè il metodo di transito). Come spiegato da Teachey, il processo è abbastanza simile:
“Fondamentalmente abbiamo ridotto i dati delle serie temporali in parti uguali, ogni pezzo ha un transito del pianeta nel mezzo. E quando accatastiamo questi pezzi insieme siamo in grado di ottenere un'immagine più chiara di come appare il transito ... Per la ricerca della luna facciamo essenzialmente la stessa cosa, solo ora stiamo guardando i dati al di fuori del principale transito planetario. Una volta che impiliamo i dati, prendiamo i valori medi di tutti i punti di dati in una certa finestra temporale e, se è presente una luna, dovremmo vedere un po 'di luce stellare che ci consente di dedurne la presenza. "
Ciò che hanno scoperto è stato un singolo candidato situato nel sistema Kepler-1625, una stella gialla situata a circa 4000 anni luce dalla Terra. Designata Kepler-1625B I, questa luna orbita attorno al grande gigante gassoso che si trova all'interno della zona abitabile della stella, è da 5,9 a 11,67 volte la dimensione della Terra e orbita attorno alla sua stella per un periodo di 287,4 giorni. Questo candidato exomoon, se dovesse essere confermato, sarà il primo exomoon mai scoperto
I risultati del team (che attendono la revisione tra pari) hanno anche dimostrato che le grandi lune sono un evento raro nelle regioni interne dei sistemi stellari (entro 1 UA). Questa è stata una sorpresa, sebbene Teachey riconosca che è coerente con il recente lavoro teorico. Secondo quanto suggerito da alcuni studi recenti, grandi pianeti come Giove potrebbero perdere la luna durante la migrazione verso l'interno.
Se questo dovesse rivelarsi il caso, allora ciò che Teachey e i suoi colleghi hanno visto potrebbe essere visto come prova di quel processo. Potrebbe anche essere un'indicazione che le nostre attuali missioni di caccia agli esopianeti potrebbero non essere in grado di rilevare exomoon. Nei prossimi anni, le missioni delle prossime generazioni dovrebbero fornire analisi più dettagliate delle stelle distanti e dei loro sistemi planetari.
Tuttavia, come indicato da Teachey, anche questi potrebbero essere limitati in termini di ciò che possono rilevare, e alla fine potrebbero essere necessarie nuove strategie:
“La rarità delle lune nelle regioni interne di questi sistemi stellari suggerisce che le singole lune rimarranno difficili da trovare nei dati di Keplero, e anche le prossime missioni come TESS, che dovrebbero trovare molti pianeti di periodo molto breve, avranno difficoltà a trovare queste lune. È probabile che le lune, che ci aspettiamo ancora di essere da qualche parte, risiedano nelle regioni esterne di questi sistemi stellari, proprio come fanno nel nostro Sistema Solare. Ma queste regioni sono molto più difficili da sondare, quindi dovremo diventare ancora più intelligenti su come cerchiamo questi mondi con set di dati presenti e futuri. ”
Nel frattempo, possiamo certamente essere usciti dal fatto che il primo exomoon sembra essere stato scoperto. Mentre questi risultati attendono una revisione tra pari, la conferma di questa luna significherà ulteriori opportunità di ricerca per il sistema Kepler-1625. Il fatto che questa luna orbita all'interno della zona abitabile della stella è anche una caratteristica interessante, sebbene non sia probabile che la luna stessa sia abitabile.
Tuttavia, la possibilità di una luna abitabile in orbita attorno a un gigante gassoso è sicuramente interessante. Sembra qualcosa che potrebbe essere emerso in alcuni film di fantascienza?
